Une carence en vitamine B12 chez l’homme peut causer de nombreux problèmes de santé et même devenir mortelle. Jusqu’à présent, on pensait que ces mêmes carences affectaient également certains types d’algues. Une nouvelle étude a examiné l’exposition de l’algue Phaeocystis antarctica (P. antarctica) à une matrice de fer et de vitamine B12. Les résultats montrent que cette algue a la capacité de survivre sans B12, ce que l’analyse informatique des séquences du génome avait indiqué à tort.
L’algue, originaire de l’océan Austral, est à l’origine une cellule unique qui peut se transformer en colonies à l’échelle millimétrique. La recherche publié dans Actes de l’Académie nationale des sciencesintitulé « Écophysiologie B12 flexible de Phaeocystis antarctica due à une fusion de méthionine synthase indépendante de B12 avec des homologues répandus », menée par le MIT, WHOI, l’Institut JC Venter et la Scripps Institution of Oceanography (UCSD), a découvert que, contrairement à d’autres phytoplanctons polaires clés , P. antarctica peut survivre avec ou sans vitamine B12.
« La vitamine B12 est vraiment importante pour le métabolisme des algues et parce qu’elle leur permet de fabriquer plus efficacement un acide aminé clé », a déclaré Makoto Saito, l’un des co-auteurs de l’étude et scientifique principal à la Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI).
« Lorsque vous ne pouvez pas obtenir de vitamine B12, la vie a des moyens de produire ces acides aminés plus lentement, ce qui ralentit également leur croissance. Dans ce cas, il existe deux formes de l’enzyme qui produit l’acide aminé méthionine, l’une nécessitant de la B12, et un qui est beaucoup plus lent, mais n’a pas besoin de B12. Cela signifie que P. antarctica a la capacité de s’adapter et de survivre avec une faible disponibilité de B12.
Film accéléré de Phaeocystis antarctica depuis la mer de Ross. Crédit : Makoto Saito, Institution océanographique de Woods Hole
Les chercheurs sont arrivés à leurs conclusions en étudiant les protéines de P. antarctica dans une culture en laboratoire et en recherchant également des protéines clés dans des échantillons de terrain. Au cours de leur observation, ils ont découvert que les algues possédaient une protéine de fusion méthionine synthase (MetE) indépendante de la B12. Le gène MetE n’est pas nouveau, mais on pensait auparavant qu’il n’était pas possédé par P. antarctica. MetE donne aux algues la flexibilité nécessaire pour s’adapter à la faible disponibilité en vitamine B12.
« Cette étude suggère que la réalité est plus complexe. Pour la plupart des algues, le maintien d’un métabolisme flexible pour la B12 est bénéfique, compte tenu de la rareté de l’apport en vitamine dans l’eau de mer », a déclaré Deepa Rao, chercheur principal de l’étude et ancien postdoctorant au MIT. Cette flexibilité leur permet de fabriquer des acides aminés essentiels, même lorsqu’ils ne peuvent pas obtenir suffisamment de vitamines de l’environnement. Ce qui implique que la classification des algues comme nécessitant ou non de la vitamine B12 pourrait être trop simpliste.
On pense que P. antarctica, qui vit à la base du réseau alimentaire, est entièrement contrôlée par la nutrition en fer. La découverte du gène MetE indique également que la vitamine B12 joue probablement un rôle. En raison de sa présence chez P. antarctica, la capacité d’adaptation de l’algue lui confère un avantage potentiel pour fleurir au début du printemps austral, lorsque les bactéries productrices de B12 sont plus rares.
Cette découverte a également des implications sur le changement climatique. L’océan Austral, où se trouve P. antarctica, joue un rôle important dans le cycle du carbone terrestre. P. antarctica absorbe le CO2 et libère de l’oxygène par photosynthèse.
« À mesure que notre climat mondial se réchauffe, des quantités croissantes de fer pénètrent dans les côtes de l’océan Austral en raison de la fonte des glaciers », a déclaré Saito. « Prédire quelle sera la prochaine chose limitante [is] après le fer est important, et la B12 semble en faire partie. Les modélisateurs climatiques veulent savoir quelle quantité d’algues poussent dans l’océan afin d’obtenir des prévisions correctes et ils ont paramétré le fer, mais n’ont pas encore inclus le B12 dans ces modèles. »
« Nous sommes particulièrement intéressés à en savoir plus sur l’étendue de la diversité des niveaux de souches. Il sera intéressant de voir si les souches indépendantes de B12 ont un avantage compétitif dans un océan Austral plus chaud », a déclaré le co-auteur de l’étude Andy Allen, professeur adjoint. au J. Craig Venter Institute et à la Scripps Institution of Oceanography de l’Université de Californie à San Diego. « Comme l’indépendance de la B12 a un coût en termes d’efficacité métabolique, une question importante est de savoir si les souches qui nécessitent de la B12 pourraient ou non devenir dépendantes des bactéries productrices de B12. »
La découverte selon laquelle P. antarctica a la capacité de s’adapter à une disponibilité minimale de vitamine B12 s’avère vraie pour de nombreuses autres espèces d’algues qui étaient auparavant également considérées comme de strictes utilisatrices de vitamine B12. Les résultats de cette étude ouvriront la voie à de futures recherches liées au cycle du carbone et à la manière dont différents types d’algues survivent dans l’environnement froid et hostile de l’océan Austral.
Plus d’information:
Deepa Rao et al, Écophysiologie flexible B 12 de Phaeocystis antarctica due à une fusion méthionine synthase indépendante de B 12 avec des homologues répandus, Actes de l’Académie nationale des sciences (2024). DOI : 10.1073/pnas.2204075121